高温法兰连接结构的有限元模拟及安全评定

利用ANSYS软件分析了高温螺栓法兰连接系统在预紧、承压及热-机操作工况下的应力和变形行为,并基于强度分析和密封分析对螺栓法兰连接进行了安全评定.结果表明：不同工况下,应力具有相似的分布规律,法兰最大应力在螺母与法兰接触面的内侧,上、下法兰应力分布具有对称性;螺栓应力呈现拉弯组合形变,最大应力出现在由中间向两端第一个螺纹根部;垫片应力在各工况下均呈现为外大内小,密封面压力均大于满足密封要求的最小压紧力,法兰的转角均小于0.3°,满足法兰刚度要求,强度分析和密封分析均满足要求,具有良好的紧密性,给出了一种工程分析方法.     

高温法兰连接系统温度场的有限元分析

利用有限元软件ANSYS创建法兰连接系统的三维温度场模型,建立螺栓、法兰、垫片间的接触对.设置边界条件及对流传热系数,研究了500 ℃高温条件下炼化装置中法兰连接系统的温度场及热流,并分析了法兰、螺栓、螺纹、螺母、垫片、空气柱的温度分布规律及具体温度值.结果表明:法兰温度从内壁面到外壁面逐渐降低,靠近螺母端外侧温度最低为334.952 ℃;螺栓温度从两端到中间呈现为先增大后减小的规律,螺栓内外侧温差最大值在螺栓的两端;垫片温度沿周向变化很小,垫片温度沿径向由内到外呈线性减小;上、下两段空气柱的温度关于垫片中面对称分布,靠近垫片端内侧温度最高.     

25Cr2MoVA和15CrMo钢的高温蠕变特性

应用RPL50高温电子蠕变疲劳试验机,在500℃的高温环境下随机对多根标准试样进行高温拉伸试验及长时间的单轴拉伸蠕变试验,并绘制两种材料的力-位移曲线及蠕变曲线.结果表明:25Cr2MoVA钢在500℃下的屈服应力约为310MPa,15CrMo钢在500℃下的屈服应力约为292MPa;在500℃高温300MPa拉伸载荷作用下,25Cr2MoVA钢起初蠕变松弛明显,随后蠕变速率快速减小,直至恒定,符合蠕变规律,500℃高温及250MPa载荷作用下,15CrMo钢也符合蠕变规律;拟合得到两种材料蠕变率表达式,其中25Cr2MoVA钢的线性回归值与实验值平均相对误差为2.01%,15CrMo钢的线性回归值与实验值平均相对误差为1.35%.     

换热管表面堆焊铜覆层的焊接工艺

采用钨极气体保护焊(TIG)的方法，通过多组试验探索可行的焊接工艺方法，并结合产品堆焊实践改良，完成在T22,316L和800H这3种不同材料小直径换热管表面堆焊铜覆层。通过试验及实践可知，常规堆焊的方法用于T22换热管表面堆焊铜覆层，存在产生渗透裂纹的风险，但T22换热管堆焊时抵抗渗透裂纹产生的能力强于800H和316L换热管的；采用冷体堆焊可成功完成800H,T22及316L换热管表面堆焊铜覆层。3种不同材质换热管表面堆焊铜覆层的成功实施，为蒸汽发生器换热管内流动特性热工水力试验提供了有利条件。     

焊接坡口对焊接接头安定性的影响研究

结合非线性叠加法和通用有限元软件ABAQUS研究了循环热-机械载荷下对焊接接头的安定性,并比较了UV形、双U形、X形、U形、单面焊及V形等6种焊接坡口形式对焊接接头安定性的影响。结果表明,选用U形坡口(焊接厚度20 mm≤t≤60 mm)及选用双U形坡口(焊接厚度t>60 mm)连接时焊接接头的安定域较大,在循环热-机械载荷下具有更好的承载能力。此研究对厚壁压力容器及管道对焊焊接接头的设计有一定指导意义。